Luận án: Điều khiển & Tối ưu hóa Phân tán cho Microgrid với Hardware-in-the-Loop

Luận án: Contrôle et optimisation distribués basés sur lagent dans les micro réseaux avec implémentation hardware in the loop. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.

Trường ĐH

Communauté Université Grenoble Alpes

Chuyên ngành

Génie Électrique

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án tiến sĩ

Năm xuất bản

Số trang

178

Thời gian đọc

27 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
1. Điều khiển Microgrid Phân tán: Khái niệm & Cấu trúc
Số trang:
178 trang
Trường:
Communauté Université Grenoble Alpes
Chuyên ngành:
Génie électrique
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I. Điều khiển Microgrid Phân tán Khái niệm Cấu trúc

Tài liệu này khám phá sâu sắc về điều khiển microgrid phân tán. Nó tập trung vào việc tối ưu hóa hoạt động của microgrid. Các giải pháp dựa trên tác tử được trình bày chi tiết. Mục tiêu là nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của lưới điện thông minh. Nghiên cứu giải quyết những thách thức chính trong vận hành microgrid. Nó đặc biệt chú trọng chế độ độc lập microgrid. Việc tích hợp các nguồn năng lượng phân tán (DERs) được tối ưu hóa. Điều này góp phần xây dựng hệ thống quản lý năng lượng microgrid (MEMS) mạnh mẽ và linh hoạt.

1.1. Tổng quan về Microgrid và Lợi ích

Microgrid là một mạng lưới điện nhỏ, cục bộ. Nó tích hợp nhiều nguồn phát điện, tải tiêu thụ và hệ thống lưu trữ năng lượng. Microgrid hoạt động độc lập hoặc kết nối với lưới điện chính. Sự linh hoạt này mang lại nhiều lợi ích. Microgrid nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Nó giảm tổn thất truyền tải. Khả năng phục hồi hệ thống được cải thiện đáng kể. Microgrid là giải pháp thiết yếu cho an ninh năng lượng. Nó hỗ trợ tích hợp nguồn năng lượng phân tán (DERs) như quang điện, gió.

1.2. Các Chế độ Vận hành và Tài nguyên Phân tán

Microgrid có hai chế độ vận hành chính. Chế độ nối lưới (grid-connected mode) là khi microgrid trao đổi điện năng với lưới điện lớn. Chế độ độc lập (islanded mode) là khi microgrid tự chủ hoàn toàn. Trong chế độ độc lập, microgrid tự cung cấp điện cho tải. Các nguồn năng lượng phân tán (DERs) đóng vai trò trung tâm. Bao gồm máy phát điện phân tán, hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) và tải điều khiển được. Việc quản lý DERs hiệu quả là chìa khóa. Nó đảm bảo ổn định và hiệu suất.

1.3. Cấu trúc Điều khiển Phân cấp Điều khiển Phân tán

Cấu trúc điều khiển phân cấp thường được áp dụng trong microgrid. Nó bao gồm ba cấp độ: sơ cấp, thứ cấp và thứ ba. Điều khiển sơ cấp đảm bảo phản ứng nhanh với thay đổi tải. Điều khiển thứ cấp đồng bộ hóa tần số và điện áp. Điều khiển thứ ba tối ưu hóa vận hành. Phương pháp điều khiển phân tán là một hướng tiếp cận tiên tiến. Nó phân chia quyền ra quyết định cho các tác tử cục bộ. Điều khiển phân tán nâng cao khả năng mở rộng. Nó giảm sự phụ thuộc vào bộ điều khiển trung tâm. Nó cũng cải thiện độ tin cậy của hệ thống điều khiển.

II. Phát triển Hệ thống Quản lý Năng lượng Microgrid MEMS

Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển hệ thống quản lý năng lượng microgrid (MEMS) dựa trên các thuật toán phân tán. Hệ thống đa tác tử (MAS) đóng vai trò cốt lõi. Nó cho phép điều khiển và tối ưu hóa linh hoạt, mở rộng. Việc này đặc biệt quan trọng khi tích hợp nhiều nguồn năng lượng phân tán. Nền tảng thử nghiệm Hardware-in-the-Loop (HIL) được sử dụng để xác thực. Nó đảm bảo tính thực tiễn và hiệu quả của các giải pháp điều khiển microgrid phân tán.

2.1. Hệ thống Đa tác tử MAS trong Microgrid

Hệ thống đa tác tử (Multi-agent System - MAS) là một mô hình mạnh mẽ. Nó quản lý và điều khiển microgrid một cách phân tán. Mỗi tác tử là một thực thể thông minh, tự chủ. Tác tử đại diện cho các thành phần microgrid. Ví dụ: DERs, ESS, bộ chuyển đổi công suất hoặc các khu vực tải. Các tác tử này giao tiếp và phối hợp với nhau. MAS cung cấp khả năng thích ứng cao. Nó cho phép tích hợp linh hoạt các tài nguyên mới. MAS hỗ trợ thuật toán phân tán microgrid. Nó giải quyết các bài toán điều khiển phức tạp.

2.2. Nền tảng Thử nghiệm và Cấu trúc Lớp Điều khiển

Việc phát triển và kiểm chứng thuật toán phân tán đòi hỏi nền tảng thử nghiệm chuyên biệt. Nền tảng này mô phỏng các điều kiện thực tế. Cấu trúc lớp điều khiển đóng vai trò quan trọng. Nó định nghĩa các cấp độ tương tác giữa các tác tử. Nền tảng này tích hợp các mô hình thành phần microgrid. Nó mô phỏng mạng lưới thông tin liên lạc. Điều này cho phép đánh giá hiệu quả của các thuật toán. Nó hỗ trợ nghiên cứu về hệ thống quản lý năng lượng microgrid (MEMS).

2.3. Triển khai Nền tảng Thử nghiệm Hardware in the Loop

Nền tảng Hardware-in-the-Loop (HIL) là giải pháp tiên tiến. Nó xác thực các thuật toán điều khiển microgrid. HIL kết hợp phần cứng điều khiển thực tế với mô phỏng thời gian thực của microgrid. Hệ thống điều khiển dựa trên tác tử được triển khai trên phần cứng. Microgrid được mô phỏng số. Giao tiếp giữa phần cứng và mô phỏng được thực hiện qua các giao diện I/O. Phương pháp này giảm rủi ro thử nghiệm trên hệ thống thực. Nó cung cấp môi trường đáng tin cậy. Việc này đảm bảo độ chính xác cao cho kết quả kiểm chứng.

III. Ổn định Điều khiển Thứ cấp Microgrid Độc lập

Việc đảm bảo ổn định microgrid phân tán trong chế độ độc lập là ưu tiên hàng đầu. Điều khiển thứ cấp đóng vai trò cốt yếu. Nó khôi phục các tham số hệ thống về giá trị danh định. Nghiên cứu này trình bày một phương pháp điều khiển thứ cấp microgrid dựa trên thuật toán đồng thuận. Phương pháp này cân bằng trạng thái sạc (SoC) của hệ thống lưu trữ năng lượng. Nó khôi phục tần số và điện áp. Các thử nghiệm Hardware-in-the-Loop (CHIL) đã xác nhận hiệu quả của thuật toán phân tán microgrid này.

3.1. Thách thức của Chế độ Độc lập Microgrid

Chế độ độc lập microgrid đặt ra nhiều thách thức vận hành. Microgrid phải tự duy trì tần số và điện áp ổn định. Mọi biến động tải hoặc sản lượng DERs đều ảnh hưởng trực tiếp. Việc phân phối công suất chính xác giữa các nguồn là rất quan trọng. Trạng thái sạc (SoC) của hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) cần được cân bằng. Quản lý các tài nguyên phân tán hiệu quả là điều kiện tiên quyết. Nó đảm bảo ổn định microgrid phân tán.

3.2. Điều khiển Thứ cấp dựa trên Thuật toán Đồng thuận

Điều khiển thứ cấp trong chế độ độc lập microgrid là cần thiết. Nó khôi phục tần số và điện áp về giá trị danh định. Nó cũng cân bằng trạng thái sạc của ESS. Phương pháp này sử dụng thuật toán đồng thuận phân tán. Các tác tử địa phương trao đổi thông tin với hàng xóm. Sau đó chúng điều chỉnh công suất phản kháng và công suất tác dụng. Điều khiển thứ cấp microgrid này không cần bộ điều khiển trung tâm. Nó tăng cường khả năng phục hồi. Nó giúp duy trì ổn định microgrid phân tán.

3.3. Xác thực Điều khiển Thứ cấp bằng CHIL

Hiệu quả của điều khiển thứ cấp phân tán được xác minh thông qua thử nghiệm CHIL. Các kịch bản khác nhau được thiết kế. Chúng bao gồm phản ứng bước tải, khả năng cắm-và-chạy của DERs. Kết quả thử nghiệm chứng minh khả năng khôi phục tần số và điện áp. Chúng cũng xác nhận việc cân bằng SoC giữa các ESS. Việc so sánh với các phương pháp điều khiển tuyến tính truyền thống được thực hiện. Nền tảng CHIL cung cấp bằng chứng thực nghiệm mạnh mẽ. Nó xác nhận tính hiệu quả của thuật toán phân tán microgrid này.

IV. Tối ưu hóa Phân phối Công suất trong Microgrid

Tối ưu hóa vận hành microgrid là yếu tố then chốt để giảm chi phí và nâng cao hiệu quả. Nghiên cứu này triển khai tối ưu hóa dòng công suất (OPF) phân tán. Nó sử dụng thuật toán Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM). Phương pháp này cho phép phân phối công suất tối ưu microgrid trong cả chế độ nối lưới và độc lập. Các tác tử độc lập phối hợp với nhau. Mục tiêu là đạt được mục tiêu tối ưu hóa toàn hệ thống. Điều này không yêu cầu một bộ điều khiển trung tâm.

4.1. Tối ưu hóa Dòng công suất OPF Phân tán

Tối ưu hóa dòng công suất (OPF) là bài toán quan trọng. Nó nhằm mục đích giảm chi phí vận hành. Nó đồng thời đảm bảo ràng buộc hệ thống. Trong microgrid, OPF phân tán cho phép mỗi thành phần tự tối ưu hóa. Nó phối hợp với các thành phần khác. Phương pháp này giải quyết các thách thức của hệ thống phân tán. Nó không yêu cầu thu thập dữ liệu toàn bộ hệ thống tại một trung tâm. Điều này cải thiện bảo mật và quyền riêng tư. Nó cũng nâng cao khả năng mở rộng của thuật toán.

4.2. Thuật toán ADMM cho Tối ưu hóa Phân tán

Thuật toán Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM) là công cụ hiệu quả. Nó giải quyết các bài toán tối ưu hóa phân tán. ADMM chia nhỏ bài toán lớn thành các bài toán con nhỏ hơn. Mỗi bài toán con được giải độc lập bởi một tác tử. Sau đó, các tác tử trao đổi thông tin để đạt được giải pháp chung. ADMM có khả năng hội tụ mạnh mẽ. Nó phù hợp với cấu trúc phân tán của microgrid. Thuật toán này cho phép phân phối công suất tối ưu microgrid.

4.3. OPF Dựa trên Tác tử trong Microgrid Nối lưới và Độc lập

OPF dựa trên tác tử sử dụng ADMM được áp dụng cho cả hai chế độ. Nó tối ưu hóa vận hành microgrid trong chế độ nối lưới. Nó cũng tối ưu hóa trong chế độ độc lập. Trong chế độ nối lưới, mục tiêu là giảm chi phí từ lưới chính. Trong chế độ độc lập, nó tối ưu hóa sử dụng năng lượng DERs và ESS. Việc tích hợp điều khiển thứ cấp và thứ ba trong chế độ độc lập được thực hiện. Điều này đảm bảo ổn định và hiệu quả. Các tác tử tự quản lý nguồn lực. Chúng phối hợp để đạt được mục tiêu toàn hệ thống.

V. Kiểm chứng Thực nghiệm Điều khiển Microgrid Phân tán

Để đảm bảo độ tin cậy, các giải pháp điều khiển microgrid phân tán đã trải qua quá trình kiểm chứng nghiêm ngặt. Nền tảng mô phỏng thời gian thực kỹ thuật số (DRTS) và Hardware-in-the-Loop (CHIL) được sử dụng. Các thử nghiệm này xác nhận hiệu quả của các thuật toán phân tán microgrid. Chúng chứng minh khả năng ổn định microgrid phân tán. Đặc biệt, khả năng cắm-và-chạy (PnP) của hệ thống được đánh giá cao. Điều này khẳng định tính linh hoạt và mạnh mẽ của phương pháp tiếp cận dựa trên tác tử.

5.1. Môi trường Mô phỏng Thời gian Thực DRTS

Mô phỏng thời gian thực kỹ thuật số (DRTS) là một công cụ mạnh mẽ. Nó được sử dụng để kiểm chứng các thuật toán điều khiển. DRTS cho phép mô phỏng chính xác hành vi của microgrid. Nó mô phỏng cả hệ thống điện và hệ thống truyền thông. Nền tảng này tạo ra môi trường thử nghiệm an toàn và linh hoạt. DRTS giúp các nhà nghiên cứu đánh giá hiệu suất. Nó cho phép kiểm tra độ bền của thuật toán phân tán microgrid.

5.2. Ứng dụng Hardware in the Loop CHIL Hiệu quả

Mô phỏng Hardware-in-the-Loop (CHIL) được sử dụng rộng rãi. Nó xác nhận điều khiển microgrid phân tán. CHIL tích hợp bộ điều khiển vật lý vào môi trường mô phỏng. Bộ điều khiển thực tương tác với microgrid ảo. Phương pháp này thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thực tế. Nó cho phép kiểm tra các điều khiển phức tạp. Ví dụ như điều khiển sơ cấp microgrid và điều khiển thứ cấp microgrid. Nó giảm chi phí và rủi ro.

5.3. Kết quả Thử nghiệm và Khả năng Cắm và Chạy PnP

Các thử nghiệm CHIL đã cung cấp kết quả quan trọng. Chúng chứng minh tính hiệu quả của các thuật toán phân tán microgrid. Các kịch bản bao gồm phản ứng bước tải, khả năng PnP của tác tử. Điều này thể hiện sự linh hoạt của hệ thống. Khả năng cắm-và-chạy cho phép thêm hoặc bớt tài nguyên một cách dễ dàng. Hệ thống vẫn duy trì ổn định và hiệu suất tối ưu. Kết quả xác nhận khả năng ổn định microgrid phân tán. Chúng củng cố niềm tin vào các giải pháp điều khiển phân tán.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Contrôle et optimisation distribués basés sur lagent dans les micro réseaux avec implémentation hardware in the loop

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (178 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE LA COMMUNAUTE UNIVERSITE GRENOBLE ALPES Spécialité : GENIE ELECTRIQUE Arrêté ministériel : 25 mai 2016 Présentée par Tung Lam NGUYEN Thèse dirigée par Raphael CAIRE, Maître de Conférences, GINP, G2ELAB et codirigée par Quoc Tuan TRAN, Professeur, CEA-INES préparée au sein du Laboratoire Laboratoire de Génie Electrique dans l'École Doctorale Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS) Contrôle et optimisation distribués basés sur l'agent dans les micro-réseaux avec implémentation Hardware-in-the-Loop Agent-based distributed control and optimization in microgrids with Hardware-in-the-Loop implementation Thèse soutenue publiquement le 22 mai 2019, devant le jury composé de : Madame Salima HASSAS Professeur, Department of Computer Science of Polytech Lyon, Claude Bernard-Lyon1 University, Président Monsieur Mohamed ELLEUCH Professeur, Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tunis - Université de Tunis El Manar, Rapporteur Monsieur Geert DECONINCK Professeur, ESAT - ELECTA, Electrical Energy and Computer Architectures, KU LEUVEN, Rapporteur Monsieur Raphael CAIRE Maître de Conférences, Univ.Grenoble Alpes, G2Elab, Directeur de thèse Monsieur Quoc Tuan TRAN Professeur, CEA-INES, Co-directeur de thèse i This thesis is dedicated to my parents, my wife and my beloved daughter. Contents Abstract 1 Resume 3 I Introduction 5 I.1 Overview of Microgrids .a Concepts of Microgrids .b Structure of Microgrids .c Operation Modes of MGs .c-i Grid-connected Mode .c-ii Islanded Mode .d Advantages of MGs .2 Distributed Energy Resources .b Energy Storage Systems .3 Control of Power Converter in Microgrids .a General Conguration of Power Converter .b Classication of Power Converter in Microgrid .b-i Grid-forming Unit .b-ii Grid-feeding Unit .b-iii Grid-supporting Unit .c Operation Scenarios of Power Converter .4 Hierarchical Control Structure in Microgrids .5 Centralized vs Distributed control. 29 II The layer structure and the laboratory platform for dis- tributed control and optimization in microgrids 33 II.2 The Multi-agent system. 35 iv CONTENTS II.b The Multi-agent system in Microgrids .c MAS platform in power system domain .3 The layer structure .4 Laboratory Platform for the Validation of Distributed Algo- rithms .a Overview of the Real-time Simulation for Power Systems .a-i Digital Real Time Simulators .a-ii The Laboratory Setup for DRTS .b The Laboratory Platform for Distributed Control Validation .b-i Digital real-time simulator .b-ii CHIL with MAS platform and a realistic communication network.

47 III Agent-based distributed secondary control in islanded micro- grids 49 III.b Consensus algorithm in a graph system .3 Agent-based distributed control using finite-time consensus algorithm .a-i SoC Estimation of ESSs .a-ii Primary Control .a-iii Formulation of Secondary Control .b Distributed nite-time secondary control .b-i Finite-time SOC Balance Control .b-ii Frequency Restoration .b-iii Voltage Restoration .c Design the Agent for Distributed Finite-time Consensus .d Controller Hardware-in-the-loop Validation .d-i Scenario 1: Validation under Step Response .d-ii Scenario 2: Plug-and-Play Capability of the Agent System 68 III.d-iii Scenario 3: Comparison with Linear Control Method .4 Agent-based distributed control using average consensus al- gorithm .a Average Consensus Algorithm .b Design of Agent with the Plug and Play Feature .c-i Platform Design for Validation of Distributed Control in MG 78 III.c-ii Testing Procedure .c-iii Experimental Results. 92 IV Agent-based distributed optimal power flow in microgrids 95 IV.2 Alternating Direction Method of Multipliers .a General Structures for Distributed Optimization Problems .b Alternating Direction Method of Multipliers for General Distributed Prob- lems .3 Formulation of optimal power flow problem .a General Optimal Power Flow Formulation .b Distributed Optimal Power Flow Formulation .4 Distributed Optimal Power Flow using ADMM .5 Agent-based Distributed Optimal Power Flow in Grid-connected Microgrids Using ADMM .a Design of the Agent for Implementing ADMM .b-ii Controller Hardware-in-the-loop and Experimental Results 120 IV.6 Agent-based distributed optimal power flow in islanded micro- grids using ADMM .a Distributed Agent-Based Secondary and Tertiary Control Framework .a-i The Secondary Control .a-ii The Tertiary Control .c Controller Hardware-in-the-loop and Experimental Results. 144 Bibliographie 158 Publications 159 A Graph Theory 1 A.1 Connectivity of a Graph .2 Algebraic Graph Properties. 2 vi List of Figures I.1 The structure of MGs.2 Benet of MGs [1].3 Power converter for interfacing an power source to microgrid.4 Grid forming converter.5 Basic structure of controller of grid forming converter.6 Grid feeding converter.7 Basic structure of controller of grid feeding converter.8 Grid supporting converter.9 Basic structure of controller of grid supporting converter.10 The hierarchical control structure of MGs.11 Primary control strategies in microgrids.12 Simplied power ow diagram between two DG source and the grid.14 Frequency and voltage droop.15 Block diagram of the virtual output impedance method.16 Centralized control strategy in microgrids.17 Distributed control strategy in microgrids.18 Scheme of the thesis.1 Diagram of a general agent.2 The 2-layer structure.3 The proposed layer structure.4 Basic structure of HIL real time simulation [2, 3].5 Laboratory setup for DRTS.6 The distributed laboratory platform.8 Interface between RPI cluster and OPAL-RT.1 The two approaches of the implementation of the consensus algorithm for the distributed secondary control.2 Max-consensus in a network.3 Diagram of distributed nite-time consensus control framework for an ESS in the layer structure.4 Structure of the designed agent.5 The iterative process of the agent.7 Test case setup.

64 LIST OF FIGURES vii III.u unit; and (d) Frequency values measured at output of ESSs.u unit; and (d) Frequency values measured at output of ESSs.u unit; and (d) Frequency values measured at output of ESSs.11An undirected graph with 4 nodes and 4 edges .12Convergence of average consensus algorithm.13Diagram of distributed nite-time consensus for an ESS in the layer structure.14Diagram of distributed nite-time consensus for an ESS in the layer structure.15Diagram of distributed nite-time consensus for an ESS in the layer structure.16Algorithm of agent system when an ESS is out of MG.17Algorithm of agent system when an ESS is added to MG.18The MG test case study in the layer structure.19The designed laboratory platform.20Topology of MAS in each scenario. (a) The state values of agents; (b) Consensus values sent to controllers from agents; (c) Frequency values measured at output of ESSs; and (d) Active power output of ESSs. (a) The state values of agents; (b) Consensus values sent to controllers from agents; (c) Frequency values measured at output of ESSs; and (d) Active power output of ESSs.23Time of one loop consensus process Scenarios 12. (a) The state values of agents; (b) Consensus values sent to controllers from agents; (c) Frequency values measured at output of ESSs; and (d) Active power output of ESSs.

(a) The state values of agents; (b) Consensus values sent to controllers from agents; (c) Frequency values measured at output of ESSs; and (d) Active power output of ESSs. (a) The state values of agents; (b) Consensus values sent to controllers from agents; (c) Frequency values measured at output of ESSs; and (d) Active power output of ESSs.27Time of one loop consensus process Scenarios 3-5. (a) The state values of agents; (b) Consensus values sent to controllers from agents; (c) Frequency values measured at output of ESSs; and (d) Active power output of ESSs.29Time of one loop consensus process Scenario 6. (a) The state values of agents; (b) Consensus values sent to controllers from agents; (c) Frequency values measured at output of ESSs; and (d) Active power output of ESSs.

(a) The state values of agents; (b) Consensus values sent to controllers from agents; (c) Frequency values measured at output of ESSs; and (d) Active power output of ESSs. 92 viii LIST OF FIGURES IV.1 The relation of variables in a distributed problem. Coupling is represented by the global variable z, together with the constraints xk = Ek z, k = 1,. , K , where Ek projects global variables to the corresponding local variables.2 The graph of the example grid .3 The relation of global variables and local variables in agents in the example network.4 Diagram of an ESS for the distributed OPF in the layer structure.5 The structure of an agent implementing ADMM method for distributed OPF problem.6 The iterative process in a gen-agent and a load-agent.7 The test case grid-connected microgrid.8 The convergences of local variables and global variable in agents.9 The convergence of generator power on dierent values of ρ in agent 1.10The convergence of generator power on dierent values of ρ in agent 2.11The convergence of generator power on dierent values of ρ in agent 6.12The load active and reactive power .13The active power of ESS 2 calculated in agent 2 and measured from the simulation.14The reactive power of ESS 2 calculated in agent 2 and measured from the simulation.15The active power of ESS 6 calculated in agent 6 and measured from the simulation.16The reactive power of ESS 6 calculated in agent 6 and measured from the simulation.17The total active power losses.18The bus voltages.19The active and reactive power at the PCC point calculated in agent 1 and measured from the simulation.20Diagram of distributed secondary-tertiary framework for an ESS in the layer structure.21The agent structure for the distributed secondary-tertiary framework.22The iterative progresses of the two processes in a gen-agent.23The test case MG in the layer structure.24The convergence of active power calculation in agent 1 and the measurements at bus 1.25The convergence of active power calculation in agent 2 and the measurements at bus 2.26The convergence of active power calculation in agent 6 and the measurements at bus 6.27The active power outputs of the ESSs.28The voltages at all buses.29The total active power losses of the network.30The reactive power outputs of the ESSs from agent calculation and from simulation measurements.

141 LIST OF FIGURES ix A.1 Undirected and directed graph.2 Connected, disconnected and complete graph. 2 x List of Tables I.1 Types of distributed energy resources.2 Operational mode of power converter in dierent scenarios.1 Summary of features of common real time simulators for power systems [2, 3].1 Parameters of the test case microgrid.2 Parameters of the proposed control.3 Parameters of ESS inverter controllers.1 Parameters of 6-bus microgrid test case.2 The error metrics in dierent values of ρ and dierent iterations .3 The time for an ADMM loop in the grid-connected case.4 The time for an ADMM loop in the islanded case. 134 LIST OF TABLES xi Abstract In terms of the control hierarchy of a microgrid with multiple voltage source inverters, the coordination of local controllers is mandatory in the secondary and tertiary levels. In- stead of using a central unit as conventional approaches, in this work, distributed schemes are considered.

The distributed approaches have been taken attention widely recently due to the advantages of reliability, scalability, and security. The multi-agent system is an advanced technique having properties that make them suitable for acting as a basis for building modern distributed control systems. The thesis focuses on the design of agents for distributed control and optimization algorithms in microgrids with realistic on-line deploy- ment on a Hardware-in-the-Loop platform. Firstly, a three-layer structure is introduced to emphasize the operation of the agents and describe the relationships of agents and the physical system.

This concept divides a microgrid into three layers: the Agent layer, the Control layer, and the Device layer. Based on the provided architecture, a laboratory plat- form with Hardware-in-the-loop setup is constructed in the system level and can be used to test various distributed algorithms. This platform includes two parts: (1) a digital real- time simulator, which covers the Control layer and the Device layer, used to simulate test case microgrids with local controllers in real-time; and (2) a cluster of hardware Raspberry PIs is represented the multi-agent system operating in a sparse physical communication network. An agent is a Python-based program run on a single Raspberry PI owing abilities to transfer data with neighbors and computing algorithms to control the microgrid in a distributed manner.

The idea of the layer structure and the distributed laboratory plat- form are spread throughout the thesis for validating proposed algorithms and obtaining experimental results. Secondly, the distributed secondary controls in an islanded microgrid with two approaches are presented. In the rst approach of using a nite-time consensus algorithm, the microgrid is controlled with the improved performance to achieve multi- ple objectives of frequency/voltage restoration, the accuracy of proportional active power sharing and state of charge balance among energy storage systems.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Tung Lam Nguyen (2019). Điều khiển & Tối ưu hóa Phân tán cho Microgrid [Luận án tiến sĩ, Communauté Université Grenoble Alpes]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/dieu-khien-toi-uu-hoa-phan-tan-microgrid-hardware-in-the-loop

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Điều khiển & Tối ưu hóa Phân tán cho Microgrid" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án: Contrôle et optimisation distribués basés sur lagent dans les micro réseaux avec implémentation hardware in the loop. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.

Luận án "Điều khiển & Tối ưu hóa Phân tán cho Microgrid" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Communauté Université Grenoble Alpes. Năm bảo vệ: 2019.

Luận án "Điều khiển & Tối ưu hóa Phân tán cho Microgrid" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Điều khiển & Tối ưu hóa Phân tán cho Microgrid" thuộc chuyên ngành Génie Électrique. Danh mục: Tài liệu khác.

Luận án "Điều khiển & Tối ưu hóa Phân tán cho Microgrid" có bao nhiêu trang?

Luận án "Điều khiển & Tối ưu hóa Phân tán cho Microgrid" có 178 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Điều khiển & Tối ưu hóa Phân tán cho Microgrid" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter